تجهیزات دسترسی اینترنت انرژی ادغام شده با سیستم های فیزیکی سایبری
چکیده
در این مقاله به طور سیستماتیک مفهوم جدیدی از تجهیزات دسترسی (AE) اینترنت انرژی ادغام شده با سیستم های فیزیکی-سایبری (CPSها) پیشنهاد می شود. اول، بر اساس مفهوم و ویژگی‌های AE اینترنت انرژی ، توسعه سراسری سیستمی آن ، از جمله طراحی توابع و طراحی چارچوب‌های کلی، توسعه تجهیزات سخت افزاری هسته ای و طراحی و توسعه سیستم نرم افزاری را به طور جامع بررسی می کنیم. دراین میان، قسمت سخت افزاری که شامل پنج نوع عمده از تجهیزات است برای ارتباط یکپارچه تجهیزات مختلف انرژی توزیع شده استفاده می شود. بخش نرم افزار، مشتمل بر سه دسته پلتفرم سیستمی (یعنی سیستم مدیریت محلی انرژی ، سیستم صفحه وب ابری و APP سمت کاربر) است که برای ادغام مدیریت انرژی و کنترل هماهنگ توزیع شده به کار گرفته شده است. علاوه بر این، یک اقدام اولیه برای AE اینترنت انرژی پیشنهادی انجام می دهیم. بر این اساس، در نهایت، ما سناریوهای کاربردی بعدی را برای AE اینترنت انرژی از جنبه های مختلف پیش بینی می نماییم. انرژی اینترنت پیشنهادی به صورت یک پلتفرم رابط یکپارچه، مستقیماً برای طرف کاربر مورد استفاده قرار گرفته است تا منابع مختلف انرژی و تجهیزات بهره برداری را به اینترنت انرژی متصل کند، تا تجهیزات انرژی توزیع شده را به صورت real time نظارت و هماهنگ کند و در نهایت، گردش دو طرفه جریان انرژی و جریان اطلاعات را در شبکه هوشمند محقق سازد. بزرگترین نوآوری این مقاله این است که به طور کامل، مفهوم جدید AE اینترنت انرژی را از منظر CPS است پیشنهاد می دهد، با این هدف که امیدواریم برخی ملاحظات را در سمت کاربرآماده نماید تا از طریق این تجهیزات به طور موثر و راحت به اینترنت انرژی دسترسی پیدا کند.
1- مقدمه
انرژی الکتریکی در جنبه های مختلف زندگی روزمره و تولیدی بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به توسعه سریع اقتصادی و اجتماعی، به تدریج تعداد بیشتری از کشورها به پاسخگویی بار و مدیریت انرژی یکپارچه (IEM) توجه کرده اند. مدیریت و بهینه سازی انرژی نقش اساسی در توسعه پایدار دارند [1]. برای این منظور، ایالات متحده و برخی از کشورهای اروپایی برای اولین بار در دهه 1970 مفهوم سیستم مدیریت انرژی خانگی (EMS) را با هدف بهبود بهره وری مصرف برق و دستیابی به صرفه جویی و کاهش انتشار انرژی پیشنهاد دادند. از آن زمان ، نتایج تحقیقاتی مربوط به EMS به طور فزاینده ای زیاد شده است [2] - [5]. در حال حاضر، IEM می‌تواند مشکلات مربوط به منبع تغذیه شبکه توزیع ، مصرف برق کاربر و استفاده از انرژی نو را تا حد معینی حل کند. با این حال، سیستم های IEM واقعی هنگام استفاده در مدیریت و بهره‌برداری از انرژی موثر، دارای کاستی های بسیاری هستند. به ویژه، مدل های اکتشاف و بهره برداری انرژی موجود که به منابع انرژی تجدیدناپذیر متکی هستند، که پایداری آن به شدت دشوار است. بنابراین ، مدل های مصرف انرژی با راندمان بالا ، ایمن ، قابل اطمینان و پایدار، راه حلی برای مسئله اصلی استفاده از انرژی است که انسان و جامعه با آن روبرو هستند [6].
VI) نتیجه گیری
در این مقاله، ما به طورسیستماتیک مفهوم جدیدی از AE اینترنت انرژی را بر اساس ایده CPS پیشنهاد می کنیم. مشارکت های اصلی به شرح زیر خلاصه می شود:
1) این AE اینترنت انرژی پیشنهاد شده یک پلتفرم سیستمی چند لایه است که برای دستیابی به دسترسی یکپارچه به تجهیزات انرژی توزیع شده (پراکنده) استفاده می شود، که می تواند جریان انرژی و جریان اطلاعات را به هم متصل کند، از این طریق به کنترل هماهنگ و استفاده بهینه از تجهیزات انرژی توزیع شده (پراکنده) کاربر نهایی مانند برق لوازم خانگی ، PV ها ، فن ها ، پیل های شارژ EV و دستگاه های ذخیره سازی انرژی دست یابد. این امر، یک راه حل فنی برای plug-and-play تجهیزات کاربری تحت اینترنت انرژی را در آینده فراهم می کند، و همچنین بینش جدیدی را برای IEM و حالت های چندگانه تجاری در محیط بازار فراهم می کند.
Abstract
This paper systematically proposes a novel concept of energy Internet access equipment (AE) integrating cyber-physical systems (CPSs). First, based on the concept and characteristics of energy Internet AE, we comprehensively investigate its global system development, including overall framework and functions design, core hardware equipment development, and software system design and development. Among these, the hardware part containing five major types of equipment is used to achieve a unified connection of various distributed energy equipment; the software part, consisting of three categories of system platforms (i.e., local energy management system, cloud Web page system, and user-side APP), is applied to integrate energy management and distributed coordination control. Moreover, we carry out an initial practice for this proposed energy Internet AE. Based on this, finally, we prospect future application scenarios for the energy Internet AE from multiple aspects. As a unified interface platform, the proposed energy Internet AE is directly applied for end-users to connect various energy supply and utilization equipment to the energy Internet, so as to monitor and coordinate the distributed energy equipment in real time and, finally, to realize the bidirectional circulation of energy flow and information flow in smart grid. The biggest innovation of this paper lies in comprehensively proposing a novel concept of energy Internet AE from the perspective of the CPS, with an aim of hoping to provide some thoughts for end-users to access the energy Internet efficiently and conveniently through such equipment in the future.
I. INTRODUCTION
Electrical energy has been widely utilized in various aspects of our daily lives and production. With the rapid development of economy and society, more and more countries have gradually begun to pay attention to demand response (DR) and integrated energy management (IEM). Energy management and optimization play a key effect in the sustainable development [1]. To this end, the United States and some European countries first proposed the concept of home energy management system (EMS) in 1970s, with the goal of improving electricity consumption efficiency and achieving energy saving and emission reduction. Since then, relevant research results of EMS have become increasingly abundant [2]–[5]. Currently, IEM can solve the problems of distribution network power supply, user power consumption and new energy utilization to a certain extent. However, the actual IEM systems still have many shortcomings when used in actual energy management and utilization. In particular, the existing energy exploration and exploitation models that rely on non-renewable energy sources are increasingly difficult to sustain. Therefore, high-efficiency, safe, reliable and sustainable energy use models will be the solution to the major problem of energy use faced by human and society [6]
VI. CONCLUSION
In this paper, we systematically propose a novel concept of energy internet AE based on the idea of CPS. The main contributions are summarized as follows:
1) This proposed energy internet AE is a multi-layer system platform used to achieve unified access of distributed energy equipment, which can interconnect energy flow and information flow, thereby achieving coordinated control and optimized utilization of end-user’s distributed energy equipment such as electrical appliances, PVs, fans, EV charging piles, and energy storage devices. This provides a technical solution for the plug-and-play of user equipment under the energy internet in the future, and also provides new insights for IEM and multiple trading modes in the market environment.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1- مقدمه
II. ویژگی های فنی و مفهومی و تکنولوژی های کلیدی مرتبط با AE اینترنت انرژی
A. تعریف مفهومی
B. ویژگی های فنی
C. تکنولوژی های کلیدی مرتبط
III) توسعه سیستمی اینترنت انرژی
A) CPS
B) چارچوب کلی و طراحی عملکرد
C) توسعه قسمت سخت افزاری
D) توسعه قسمت نرم افزاری
IV) توضیح در مورد عملکرد اولیه و چشم انداز برای برنامه های کاربردی آینده
A) آنالیز اولیه برنامه
B) طراحی توپولوژِی کاربردی آینده
C) چشم انداز برای برنامه های کاربردی آینده
v. بحث
VI) نتیجه گیری
ABSTRACT
I. INTRODUCTION
II. CONCEPT, TECHNICAL FEATURES AND RELATED KEY TECHNOLOGIES OF ENERGY INTERNET AE
A. CONCEPT DEFINITION
B. TECHNICAL FEATURES
C. RELATED KEY TECHNOLOGIES
III. SYSTEM DEVELOPMENT OF ENERGY INTERNET AE
A. CPS
B. OVERALL FRAMEWORK AND FUNCTIONS DESIGN
C. HARDWARE PART DEVELOPMENT
D. SOFTWARE PART DEVELOPMENT
IV. EXPLORATION ON PRELIMINARY PRACTICE AND PROSPECT FOR FUTURE APPLICATION SCENARIOS
A. PRELIMINARY APPLICATION ANALYSIS
B. FUTURE APPLICATION TOPOLOGY DESIGN
C. PROSPECT FOR FUTURE APPLICATION SCENARIOS
V. DISCUSSION
VI. CONCLUSION
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه